IP網(wǎng)絡(luò)視頻點播系統(tǒng)的設(shè)計論文

1、. 第一章前言第一節(jié) 流媒體技術(shù)概述隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的高速開展，Internet的根底架構(gòu)正日益完善，許多城市的城域網(wǎng)都實現(xiàn)了寬帶化，架構(gòu)了以IP為根底的無阻塞數(shù)據(jù)承載平臺。同時隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的開展，網(wǎng)絡(luò)的媒體效應(yīng)逐漸凸現(xiàn)，作為第四媒體的網(wǎng)絡(luò)開場帶給人們一種新的信息模式。從在網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)第一圖片，到現(xiàn)在各種形式的網(wǎng)絡(luò)視頻、三維動畫，人們的視聽覺感官在網(wǎng)絡(luò)上得到了很大的滿足。但同時也面臨了一種不可防止的為難：由于人們需求的不斷提高，上網(wǎng)人數(shù)的不斷增加，加之網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的局限性，使得文件的大小成為網(wǎng)絡(luò)傳輸一個不可無視的參數(shù)。一方面，人們越來越歡送寬帶網(wǎng)絡(luò)帶來的更直觀更豐富的新一代的媒體信息表現(xiàn)，希望

2、能在網(wǎng)絡(luò)上看到生動清晰的媒體演示，另一方面人們又不得不去面對視/音頻傳輸所需的大量時間。如果多媒體文件需要從效勞器上下載后才能播放，一個時長僅 1分鐘的較小的視頻文件，在 56kbps的窄帶網(wǎng)絡(luò)上至少需要 30分鐘時間進展下載，采用512kbps的ADSL下載也至少需要3分鐘，并且下載播放的方式也無法滿足人們對在線欣賞現(xiàn)場直播的需求。這就大大限制了人們在互聯(lián)網(wǎng)上大量使用音頻和視頻信息進展交流。 為了解決這種矛盾，一種新的網(wǎng)絡(luò)媒體技術(shù)應(yīng)運而生，這就是“流媒體技術(shù)(Streaming Media)。 流媒體是指運用可變帶寬技術(shù)，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)的一種格式。流媒

3、體在播放前只將局部容緩存，并不下載整個文件，在數(shù)據(jù)流傳送的同時，用戶可在計算機上利用相應(yīng)的播放器或其它的硬件、軟件對壓縮的動畫、視/音頻等流式多媒體文件解壓后進展播放，這樣就節(jié)省了下載等待時間和存儲空間，使時延大大減少，而多媒體文件的剩余局部將在后臺的效勞器繼續(xù)下載?！傲髅襟w不同于傳統(tǒng)的多媒體，它的主要特點就是運用可變帶寬技術(shù)，以“視音頻流Video-Audio Stream的形式進展數(shù)字媒體的傳送，使人們在從很低的帶寬例如14.4kbps到較高的帶寬例如10Mbps環(huán)境下都可以在線欣賞到連續(xù)不斷的較高品質(zhì)的音頻和視頻節(jié)目。 在寬帶互聯(lián)網(wǎng)大開展的時代，市場對寬帶增值業(yè)務(wù)的拉動力持續(xù)快速上升，寬

4、帶增值業(yè)務(wù)必將成為寬帶網(wǎng)絡(luò)運營商未來最重要的盈利來源?；诿襟w容分發(fā)的娛樂、教育、醫(yī)療、圖書館、商業(yè)廣告、游戲等等將是寬帶增值業(yè)務(wù)的主要容。這其中最重要的就是寬帶視音頻增值業(yè)務(wù)，即“流媒體業(yè)務(wù)。流媒體技術(shù)的開展依賴于網(wǎng)絡(luò)的傳輸條件、媒體文件的傳輸控制、媒體文件的編碼壓縮效率及客戶端的解碼等幾個重要因素。其中任何一個因素都會影響流媒體技術(shù)的開展和應(yīng)用。早期的流媒體主要是在窄帶互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用，受帶寬條件的制約，到1999年，人們在網(wǎng)上也才僅僅可以看到一個很小的視頻播放窗口。然而在具備一定帶寬的局域網(wǎng)上，那時人們也很難欣賞到高品質(zhì)的影音節(jié)目，原因在于音視頻編碼壓縮算法不夠先進、客戶端計算機解碼運算速度

5、不夠等等。雖然如此，在1999年底完畢的Streaming Media Werst99展會中，Microsoft、Intel、Apple、Real Networks、QulckTime等公司就流媒體技術(shù)的開展和應(yīng)用展開了劇烈的競爭。同時，與會專家預(yù)計，未來3年，多數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)用戶包括企業(yè)和個人用戶將更多地使用流媒體技術(shù)。 2000 年下半年，隨著全球圍的互聯(lián)網(wǎng)升溫，寬帶IP網(wǎng)不再是夢想，越來越多的網(wǎng)絡(luò)運營商投入到新一輪的寬帶互聯(lián)網(wǎng)的建立中。作為流媒體技術(shù)倡導(dǎo)者和發(fā)起者的美國Real Networks、Microsoft、Apple等公司幾乎同時向世界宣布了他們最新的流媒體技術(shù)的寬帶解決方案。這說

6、明，在短短的一年里，流媒體技術(shù)有了飛躍性開展。流媒體技術(shù)可廣泛用于網(wǎng)上新聞發(fā)布、在線直播、網(wǎng)絡(luò)廣告、遠程教育、實時視頻會議等。商業(yè)利用流媒體播放新聞，開展音/視頻直播和點播效勞。企業(yè)和機構(gòu)采用點播和流媒體進展員工培訓(xùn)、信息發(fā)布、公司介紹等，從而提高效率，節(jié)約開支?；诹髅襟w的應(yīng)用不僅轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)呆板的容表現(xiàn)形式，使傳統(tǒng)影視媒體市場與寬帶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用效勞相融合，還產(chǎn)生了寬帶VODVideo On Demand、在線音樂、遠程教育、寬帶收費電視等新的應(yīng)用。具有強視覺沖擊力的視頻節(jié)目成了人們進入寬帶網(wǎng)絡(luò)的最重要的應(yīng)用之一，多媒體互動成了人們對寬帶網(wǎng)絡(luò)未來開展的期待。第二節(jié) 視頻點播技術(shù)隨著計算機網(wǎng)

7、絡(luò)和多媒體技術(shù)的開展，近年來對視頻點播系統(tǒng)的需求逐漸增加。視頻點播系統(tǒng)是一個包含硬件和軟件的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，主要特征是實時和按需求地從視頻效勞器向客戶設(shè)備傳送多路、并發(fā)的視頻數(shù)據(jù)流。視頻點播系統(tǒng)可以提供不同程度的終端用戶交互性。視頻點播技術(shù)是隨著計算機技術(shù)特別是多媒體數(shù)據(jù)壓縮解壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)特別是流媒體技術(shù)和電視技術(shù)而興起的一門綜合性技術(shù)123。視頻點播系統(tǒng)主要由控制中心的大型計算機效勞器、傳輸及交換網(wǎng)絡(luò)、用戶端的接收機頂盒或計算機組成。當用戶發(fā)出點播請求時，該計算機效勞器就會根據(jù)點播信息將存放在節(jié)目庫中的影視信息檢索出來，合成一個個視像數(shù)據(jù)流，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)送至用戶家中，對用戶而言，只須配

8、套相應(yīng)的多媒體電腦終端或者一臺電視機盒、一個機頂盒以及一個視頻點播遙控器。視頻點播業(yè)務(wù)是交互型的多媒體業(yè)務(wù)，用戶通過它可以獲取視頻節(jié)目、社會效勞信息等影視效勞，既自由地點播節(jié)目庫中的視頻節(jié)目盒信息，也可以對視頻節(jié)目容進展自由選擇的交互式系統(tǒng)；另外，需要時還可以對節(jié)目實現(xiàn)編輯與處理倒退、暫停、搜索等，甚至可以用視頻點播系統(tǒng)瀏覽Inerternet網(wǎng)絡(luò)，收發(fā)電子等。視頻點播系統(tǒng)可以接收多位用戶同時點播同一節(jié)目，互相沒有沖突。視頻點播系統(tǒng)VOD的本質(zhì)是信息的使用者根據(jù)自己的需求主動獲得多媒體信息，它區(qū)別于信息發(fā)布的最大不同之處在于：一是主動性；二是選擇性。它具有以下特點：1用戶具有交互式操作的主動性

9、；2為用戶提供不對稱的雙向傳輸效勞；3點播信息容和點播時間的集中性以及分布的不均勻性；4信息發(fā)送與重現(xiàn)的實時性與同步要求。第二章 需求分析為準確分析系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能及物理要求，根據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)視頻點播系統(tǒng)的設(shè)計要求及其應(yīng)用環(huán)境，對系統(tǒng)進展如下需求分析。第一節(jié)系統(tǒng)構(gòu)造分析VOD視頻點播系統(tǒng)是用來按用戶需求將視頻信息通過寬帶發(fā)布的一種方式，是一種受用戶控制的視頻分配業(yè)務(wù)，它向用戶提供交互式的、更直觀、更形象的信息效勞。它使分布在不同地理位置上的用戶可以交互式地訪問遠端效勞器存儲的節(jié)目，用戶可根據(jù)自己的喜好選擇系統(tǒng)提供的熱門影片、視頻節(jié)目、游戲和各種信息。通過如下視頻點播系統(tǒng)原理圖了解到，系統(tǒng)管理員上

10、傳節(jié)目，管理存放視頻信息的數(shù)據(jù)庫，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)效勞器點播視頻。圖2-1 VOD系統(tǒng)原理圖視頻點播系統(tǒng)的硬件構(gòu)造可以大致表示成如下公式：一個典型的VOD系統(tǒng)=視頻效勞器+節(jié)目資源庫+網(wǎng)絡(luò)載體+客戶終端。圖2-2 視頻點播系統(tǒng)的硬件構(gòu)造圖第二節(jié) 功能需求系統(tǒng)由前、后臺管理兩局部組成，使用者為普通用戶，管理員直接在數(shù)據(jù)庫中對視頻信息進展操作，包括對影片的添加、刪除、更新等操作。普通用戶在主頁面上平安登錄后，可以瀏覽各影片的信息、點播視頻及下載用戶感興趣的影片。用戶端主要功能設(shè)計1按照類別顯示文件，選擇文件后可以查看其詳細信息和觀看視頻容；2支持多種流媒體視頻文件格式，包括Microsoft公司的

11、媒體播放器支持的格式(如:*.wmv等)和Real公司RealPlayer播放器支持的格式(如:*.rm等)，并支持多個視頻文件的連續(xù)播放。對當前普遍應(yīng)用的PPT、Flash等格式也要給予支持；3對文件進展查詢，根據(jù)關(guān)鍵字的不同，查詢結(jié)果均不同；4提供下載，顯示當前日期等功能；5數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，包括用戶登錄次數(shù)，視頻點擊次數(shù)等。二、后臺管理主要功能設(shè)計1對文件類別進展添加、修改、刪除、順序調(diào)整等管理，支持三層分級構(gòu)造；2對文件容進展添加、刪除、修改、調(diào)整顯示順序、調(diào)整所屬分類、調(diào)整播放列表順序、是否特別推薦、是否是經(jīng)典、是否熱門、是否允許下載等管理；3審核普通用戶信息，包括用戶名、密碼。4新用戶

12、通過注冊后才可以使用該系統(tǒng)進展影片的點播和下載，保存新用戶信息，為新用戶下次登錄提供快捷效勞。系統(tǒng)開發(fā)方案在Visual Studio 2005.NET環(huán)境下構(gòu)建得B/S模式的視頻點播，使用C#.NET中ASP語言來具體實現(xiàn)查詢、點播、下載。.NET是一種面向網(wǎng)絡(luò)、支持各種用戶終端的開發(fā)平臺環(huán)境。在.NET平臺上快速開發(fā)種類豐富的應(yīng)用程序恰恰就是C#C sharp。C#C sharp是微軟推出的一種最新的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它使程序員可以快速地編寫各種基于Microsoft . NET平臺的應(yīng)用程序，Microsoft . NET提供了一系列的工具和效勞來最大程度地開發(fā)利用計算與通信領(lǐng)域。其

13、語言組件能夠用于Web效勞，突出特點就是：1)簡潔語言；2)精心地面向?qū)ο笤O(shè)計；3)與Web嚴密聯(lián)合；4)完整的平安性與錯誤處理；5)版本處理技術(shù)；6)靈活性與兼容性4。Active Server PagesASP是微軟開發(fā)的一套效勞器端腳本編寫環(huán)境。ASP可以使用Database Access組件在應(yīng)用程序中訪問數(shù)據(jù)庫。ADO提供Connection對象，可以使用該對象建立和管理應(yīng)用程序和ODBC數(shù)據(jù)庫之間的連接。 Connection對象具有各種屬性和方法，可以使用它們翻開和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，并且發(fā)出查詢請求來更新信息5。目前使用最廣的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品就是具備完全 Web 支持的SQL Serve

14、r 2005，提供了對可擴展標記語言 (*ML) 的核心支持以及在 Internet 上和防火墻外進展查詢的能力，提供了以 Web 標準為根底的擴展數(shù)據(jù)庫編程功能。Visual Studio 2005是微軟Visual Studio開發(fā)系列的最新版，是在Visual Studio 2003根底上改良增強的一個版本，它引入一個統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境用于建立、測試和調(diào)試Windows應(yīng)用程序、Web應(yīng)用程序、類與定制控件、組件、甚至包括控制臺應(yīng)用程序，還可以使用其IDE運行單元測試，管理企業(yè)效勞例如MSMQ以及管理SQL Server 2005等。它遠不只是一個集成的編輯器、編譯器和調(diào)試器，它也集成了各種

15、類型的工具輔助編程人員進展工程開發(fā)，如Visual C#.NET代碼編輯器、可視化Windows Form設(shè)計器、新的可視化Web設(shè)計器和效勞器資源管理器等。它也可以擴展，如允許外接程序、新的工程類型以及新的設(shè)計器插入到開發(fā)環(huán)境中6。另外，它使用功能完備的可選 SQL Server 2005 E*press Edition 數(shù)據(jù)庫可以創(chuàng)立啟用數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)“拖放到 Windows 應(yīng)用程序可以創(chuàng)立功能完備的數(shù)據(jù)驅(qū)動應(yīng)用程序。使用置數(shù)據(jù)庫設(shè)計工具可以直觀地設(shè)計查詢和數(shù)據(jù)庫。鑒于 Visual Studio 2005中C#.NET及其ASP.NET、AQL Server 2005

16、開發(fā)技術(shù)的諸多優(yōu)點，在本系統(tǒng)開發(fā)中，將采用C#.NET及其ASP.NET、SQL Server 2005技術(shù)作為本系統(tǒng)的開發(fā)、編程及頁面設(shè)計技術(shù)，完成設(shè)計所需的功能。第四節(jié) 物理設(shè)備需求一、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境快速以太網(wǎng)100BASE-T作為一種局域網(wǎng)類型，目前已得到廣泛普及，應(yīng)用于各個領(lǐng)域。100BASET的一個顯著特性是它盡可能地采用了IEEE802.3以太網(wǎng)的成熟技術(shù)。因而，它很容易被移植到傳統(tǒng)的標準以太網(wǎng)環(huán)境中。另外，由于100BASET具有較大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，可以較好的滿足視頻數(shù)據(jù)的傳輸，同時傳輸質(zhì)量也能得到有效保障。因此它是一個一個經(jīng)濟、寬帶、標準化的方案，所以本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將采用100BASE

17、-T快速以太網(wǎng)。二、系統(tǒng)軟硬件環(huán)境(1)數(shù)據(jù)庫效勞器：用以存儲視頻數(shù)據(jù)信息，在這臺效勞器上安裝Microsoft SQL Server 2005。系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)信息都存儲在這臺效勞器上。(2)需配置大容量存儲設(shè)備。(3)開發(fā)工具和操作系統(tǒng)：Microsoft Visual Studio 2005中的C#.NET進展開發(fā)，Windows 2000或Windows *P的操作系統(tǒng)。(4)WEB效勞器：用以發(fā)布系統(tǒng)，在這臺效勞器上安裝Microsoft Internet Information Server 5.1。第三章 總體設(shè)計第一節(jié) 視頻點播系統(tǒng)構(gòu)造系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計由于系統(tǒng)是基于B/S模式的點播系

18、統(tǒng)，因此系統(tǒng)效勞器端和瀏覽器端被分別進展設(shè)計。由效勞器端完成視頻數(shù)據(jù)的存儲，更新，管理用戶信息，在瀏覽器端實現(xiàn)查詢影片信息、點播開場，暫停，停頓等、下載功能。效勞器端瀏覽器端圖3-1 系統(tǒng)由效勞器端和客戶端組成IP視頻點播系統(tǒng)效勞器端主要由“視頻信息庫和“用戶信息庫兩局部組成。用以存儲視頻文件及其信息和用戶信息。這里，視頻信息庫用于存儲視頻節(jié)目的各類相關(guān)信息。用戶信息庫主要用于存儲用戶名及其密碼等相關(guān)信息?？蛻舳嗽O(shè)計效勞對象是收看節(jié)目的觀眾，所以客戶端界面設(shè)計必須考慮到應(yīng)用操作簡便、分類明確等要求。主要功能包括在線收看用戶可以進展點播、暫停、停頓、全憑等操作，以及視頻容簡介功能便于用戶了解視頻

19、容，點播自己感興趣的節(jié)目等。視頻點播系統(tǒng)構(gòu)造圖如下：視頻播放平臺用戶庫視頻庫視頻播放系統(tǒng)客戶端圖3-2 視頻點播系統(tǒng)構(gòu)造頁面設(shè)計本系統(tǒng)中的用戶點播頁面由“主頁、“分類點播頁面和“查詢頁面組成，主頁面由“用戶登錄、“經(jīng)典視頻、“推薦電影、“熱門電影和“影視排行榜及分類導(dǎo)航條等幾局部組成。主頁面可使觀眾便捷地了解各類視頻信息，并可方便地選擇自己感興趣的視頻；分類點播頁面由“視頻播放窗口、“影片信息和“視頻查詢等局部組成，頁面中嵌入了視頻播放器，因此用戶可以通過查詢結(jié)果頁面直接收看所點播的視頻，了解視頻容(見圖3-4)。導(dǎo)航條用戶登錄經(jīng)典電影點播排行榜推薦電影熱門電影圖3-3界面設(shè)計構(gòu)造圖其中：主客

20、戶區(qū)，可以切換多個界面，默認規(guī)格：800p*600p*。瀏覽器端具體操作流程設(shè)計如下列圖：點播查詢?yōu)g覽器端查詢結(jié)果頁面用戶登錄主頁面登錄下載視頻播放下載視頻點播？下載？圖3-4 客戶端操作流程第二節(jié) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存取組件(Database Acess ponent)在ASP(Active Server Pages)使用ADO(Active Data Objects)存取數(shù)據(jù)庫的信息容。本系統(tǒng)根據(jù)要實現(xiàn)的功能，用SQL Server 2005設(shè)計，創(chuàng)立數(shù)據(jù)庫構(gòu)造，共創(chuàng)立了兩表，分別是用戶信息表和影片信息表。一、用戶信息表UserInfo本表包含了用戶的id，用戶名UserName、用戶密

21、碼UserPass和登錄次數(shù)LoginCount四個字段，此表為用戶提供平安的登錄、記錄用戶的登錄次數(shù)。表3-1 用戶信息表各字段二、影片信息表MovieInfo本表是為了方便用戶登錄后能夠更快、更便捷地點播該系統(tǒng)中的視頻節(jié)目而創(chuàng)立的，包含了影片的各項信息，包括：影片id，影片名Name，導(dǎo)演Director，播放總時間Time，區(qū)域Region，類型Type，點播次數(shù)PlayCount等。表3-2 影片信息表各字段第三節(jié) 功能設(shè)計系統(tǒng)的主要功能分為視頻查詢、視頻點播和視頻下載三個模塊，這也是本次課題設(shè)計的主要局部。本系統(tǒng)可以使用戶對大量的影片、視頻節(jié)目等進展訪問。它的突出優(yōu)點是假設(shè)干用戶可從不同的時間起點觀看同一個節(jié)目，防止了精彩節(jié)目被一個用戶所獨占，或*個用戶播點后，其他用戶只能被動跟隨的情況，這對于用戶點播要求相對集中的場會尤為適合。創(chuàng)立影片視頻數(shù)據(jù)庫這一存檔系統(tǒng)，保存著大量壓縮形式的電影節(jié)目，可下載給視頻效勞器。VOD視頻效勞器通過與用戶之間直接的、實時雙向交互來控制節(jié)目的播放，包括節(jié)目的選擇、播放過程的開場與終止、播放速度的控制等，本系統(tǒng)也為